(57)【要約】【課題】  高い耐空気透過性を得ることができ、かつ変形に対する追随性に優れている油入変圧器コンサベータ用複合膜を提供する。【解決手段】  油入変圧器に用いられるコンサベータ用複合膜１は、ガスバリア性に優れるＥＶＯＨ（エチレン−ビニルアルコール共重合体樹脂）等による中間層２の両面にナイロン布による内層３Ａ，３Ｂを接着し、内層３Ａ，３Ｂのそれぞれの表面にニトリルゴムによる外層４Ａ，４Ｂを設けて構成されており、中間層２は、室温（２０〜２５℃）、湿度０％において３．５ｃｍ３／ｍ２・２４ｈ・ａｔｍ以下、５０℃、湿度０％において３０ｃｍ３／ｍ２ ・２４ｈ・ａｔｍ以下の酸素透過率を有する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素ガスバリア性を有する高分子材料による中間層の両面に補強材による内層を設け、前記内層のそれぞれの表面に耐油物質による外層を設けた油入変圧器コンサベータ用複合膜において、
前記中間層は、室温（２０〜２５℃）、湿度０％で酸素透過率が、３．５ｃｍ３／ｍ２・２４ｈ・ａｔｍ以下、５０℃、湿度０％で酸素透過率が、３０ｃｍ３／ｍ２ ・２４ｈ・ａｔｍ以下の前記高分子材料であることを特徴とする油入変圧器コンサベータ用複合膜。
【請求項２】
前記補強材は、ナイロン布であり、前記耐油物質は、ニトリルゴムであることを特徴とする請求項１記載の油入変圧器コンサベータ用複合膜。
【請求項３】
前記高分子材料は、３５℃、湿度７５％で酸素透過率が、６．０ｃｍ３／ｍ２・２４ｈ・ａｔｍ以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の油入変圧器コンサベータ用複合膜。
【請求項４】
前記高分子材料は、室温（２０〜２５℃）における水蒸気透過率が、1０００ｇ／ｍ２・２４ｈ以下、５０℃における水蒸気透過率が、５０００ｇ／ｍ２・２４ｈ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の油入変圧器コンサベータ用複合膜。
【請求項５】
前記高分子材料は、エチレン−ビニルアルコール共重合体樹脂（ＥＶＯＨ）、延伸ポリビニルアルコール（延伸ＰＶＡ）、又はポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の油入変圧器コンサベータ用複合膜。
【請求項６】
前記中間層は、有機溶剤系ゴム糊またはシリル基含有ポリマーを用いて前記内層に接着されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の油入変圧器コンサベータ用複合膜。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油入変圧器コンサベータ用複合膜に関し、特に、高い耐空気透過性を得ることができ、かつ変形に対する追随性に優れている油入変圧器コンサベータ用複合膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
図３は、油入変圧器の構成例を示す。この油入変圧器１０は、鉄心、一次巻線、および二次巻線等からなる変圧器本体１１と、密閉構造を有すると共に変圧器本体１１が内蔵されるタンク１２と、絶縁耐力および冷却効果を上げるためにタンク１２に封入される絶縁油１３と、タンク１２の天井面に取り付けられた複数の碍子１４と、タンク１２の上部に配設され、連結管１５を介してタンク１２に連結されたコンサベータ（Conservator）１６と、連結管１７を介してコンサベータ１６に連結された吸湿呼吸器１８とを備える。
【０００３】
変圧器本体１１は、鉄心、一次巻線、および二次巻線等を備え、交流の入力電圧を降圧して出力する。タンク１２は、放熱性に優れる金属を用いて、高い放熱性が得られ、かつ変圧器本体１１との絶縁を考慮した構造に作られている。碍子１４は、タンク１２に絶縁させて取り付けられ、送電線や配電線と変圧器本体１１の一次巻線および二次巻線に接続される。
【０００４】
コンサベータ１６は、内部に、油入変圧器１０の絶縁油１３と外気を分離して絶縁油１３の酸化劣化を防止するとともに、絶縁油１３の膨張および収縮を吸収するための耐油性の油入変圧器コンサベータ用複合膜（以下、コンサベータ用複合膜という。）２０が設けられている。
【０００５】
吸湿呼吸器１８は、コンサベータ１６に導入される空気を除湿するための乾燥剤、例えば、シリカゲルを収納している。
【０００６】
図４は、コンサベータ用複合膜２０の構成を示す。このコンサベータ用複合膜２０は、ガスバリア性を備える中間層としてのビニロンフィルム（ＰＶＡ）２１と、このＰＶＡ層２１の両面に設けられた内層としての一対のナイロン布層２２Ａ，２２Ｂと、ナイロン布２２Ａ，２２Ｂのそれぞれの表面に外層として設けられたニトリルゴム膜層２３Ａ，２３Ｂとを備える。なお、各層の相互間は、接着剤により接着されている。また、ＰＶＡ層２１に換えて、外層と同じニトリルゴム膜を中間層として使用したコンサベータ用複合膜もある。
【０００７】
変圧器本体１１は、運転にともなって鉄心および各巻線の温度が上昇する。変圧器本体１１の温度が上昇すると、絶縁油１３の温度が上昇し、膨張する。また、変圧器本体１１が運転を停止し、或いは軽負荷で動作するようになったときには、絶縁油１３の温度が下がり、収縮する。この絶縁油１３の膨張および収縮を吸収するためにコンサベータ１６が設けられている。
【０００８】
コンサベータ用複合膜２０は、その片面に吸湿呼吸器１８からの空気（酸素）が接触し、他方の面にタンク１２からの絶縁油１３が接触しており、タンク１２内の絶縁油１３の膨張または収縮に応じてコンサベータ用複合膜２０が上下動し、絶縁油１３の膨張／収縮を吸収する。
【０００９】
したがって、コンサベータ用複合膜２０には、絶縁油１３の劣化防止のため耐空気（酸素）透過性に優れていること、変形に対する追随性に優れていること、層間の剥離強度が高いこと等が要求される。
【００１０】
他の材料を用いたコンサベータ用複合膜として、例えば、特許文献１に示される絶縁油遮蔽体がある。この絶縁油遮蔽体は、熱可塑性ポリウレタンを含む接着剤をナイロン織布に塗布して接着剤層を形成し、この接着剤層の表面に熱可塑性ポリ炭酸型ポリウレタンを圧延展着し、更に加熱処理して熱可塑性ポリ炭酸型ポリウレタン層を形成し、総厚みが０．６ｍｍの熱可塑性ポリ炭酸型ポリウレタン積層布を作成し、この熱可塑性ポリ炭酸型ポリウレタン積層布を構成材として熱融着加工を行うことにより作成される。
【特許文献１】特開２００１−２９７９２０号公報（［００１４］、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、ＰＶＡ層２１は、ナイロン布層２２Ａ，２２Ｂとの接着性が極めて低い（０．１ｋｇ／ｃｍ）ため剥離が生じやすく耐久性が低い。
【００１２】
また、ＰＶＡに換えてニトリルゴム膜を用いた場合には、ニトリルゴム膜は、高い空気透過性を有するため、酸化による絶縁油１３の劣化が懸念される。
【００１３】
また、特許文献１によるコンサベータ用複合膜にしても、耐空気（酸素）透過性の点で十分な特性を有するとは言い難い。
【００１４】
従って、本発明の目的は、高い耐空気透過性を得ることができ、かつ変形に対する追随性に優れている油入変圧器コンサベータ用複合膜を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、上記目的を達成するため、酸素ガスバリア性を有する高分子材料による中間層の両面に補強材による内層を設け、前記内層のそれぞれの表面に耐油物質による外層を設けた油入変圧器コンサベータ用複合膜において、前記中間層は、室温（２０〜２５℃）、湿度０％で酸素透過率が、３．５ｃｍ３／ｍ２・２４ｈ・ａｔｍ以下、５０℃、湿度０％で酸素透過率が、３０ｃｍ３／ｍ２ ・２４ｈ・ａｔｍ以下の前記高分子材料であることを特徴とする油入変圧器コンサベータ用複合膜を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の油入変圧器コンサベータ用複合膜によれば、耐空気透過性が向上し、変圧器内の絶縁油等の酸化劣化を抑制することができる。また、変形に対する追随性に優れているため、層間の剥離が起きにくく、耐久性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態に係る油入変圧器コンサベータ用複合膜を示す。この油入変圧器コンサベータ用複合膜（以下、コンサベータ用複合膜という。）１は、酸素ガスバリア性を備える酸化防止用の高分子材料を用いた中間層２と、この中間層２の両面に設けられたナイロン布等の補強材による一対の内層３Ａ，３Ｂと、内層３Ａ，３Ｂのそれぞれの表面に設けられたニトリルゴム等の耐油物質による一対の外層４Ａ，４Ｂとを備える。
【００１８】
中間層２には、酸素ガスバリア性、すなわち耐空気透過性に優れた高分子材料を用いる。具体的には、室温（２０〜２５℃）、湿度０％で酸素透過率が、３．５ｃｍ３／ｍ２・２４ｈ・ａｔｍ以下、５０℃、湿度０％において３０ｃｍ３／ｍ２ ・２４ｈ・ａｔｍ以下である高分子材料を好適に用いることができる。より好ましくは、室温（２０〜２５℃）、湿度０％で酸素透過率が、２．０ｃｍ３／ｍ２・２４ｈ・ａｔｍ以下、５０℃、湿度０％において２５ｃｍ３／ｍ２ ・２４ｈ・ａｔｍ以下である。さらに好ましくは、室温（２０〜２５℃）、湿度０％で酸素透過率が、１．０ｃｍ３／ｍ２・２４ｈ・ａｔｍ以下、５０℃、湿度０％において２１ｃｍ３／ｍ２ ・２４ｈ・ａｔｍ以下である。
【００１９】
このような中間層２として、例えば、エチレン−ビニルアルコール共重合体樹脂（ＥＶＯＨ）、延伸ポリビニルアルコール（延伸ＰＶＡ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）等のフィルムを好適に用いることができる。
【００２０】
また、中間層２は、さらに好ましくは以下の条件も満たす高分子材料を用いる。すなわち、３５℃、湿度７５％で酸素透過率が、６．０ｃｍ３／ｍ２・２４ｈ・ａｔｍ以下、より好ましくは、５．０ｃｍ３／ｍ２・２４ｈ・ａｔｍ以下、さらに好ましくは、４．０ｃｍ３／ｍ２・２４ｈ・ａｔｍ以下である。
【００２１】
また、水分の透過を防止することが望ましいことから、中間層２は、さらに好ましくは以下の条件も満たす高分子材料を用いる。すなわち、室温（２０〜２５℃）における水蒸気透過率が、1０００ｇ／ｍ２・２４ｈ以下、５０℃において５０００ｇ／ｍ２・２４ｈ以下である。より好ましくは、室温（２０〜２５℃）における水蒸気透過率が、９５０ｇ／ｍ２・２４ｈ以下、５０℃において５０００ｇ／ｍ２・２４ｈ以下である。
【００２２】
中間層２として、エチレン−ビニルアルコール共重合体樹脂（ＥＶＯＨ）を用いる場合には、エチレン共重合比率が２０〜４５ｍｏｌ％のものを用いることが好ましく、より好ましくは、２５〜３５ｍｏｌ％であり、さらに好ましくは、２９〜３１ｍｏｌ％である。
【００２３】
ＥＶＯＨの厚みは、１０〜３０μｍが好ましく、より好ましくは１２〜２５μｍであり、さらに好ましくは１４〜２０μｍである。
【００２４】
中間層２として、延伸ポリビニルアルコール（延伸ＰＶＡ）を用いる場合には、二軸延伸ＰＶＡを用いることが好ましい。また、延伸ＰＶＡは、耐水蒸気透過に優れているとは言えないため、乾燥剤等を併用することが好ましい。
【００２５】
延伸ＰＶＡの厚みは、８〜３０μｍが好ましく、より好ましくは１０〜２５μｍであり、さらに好ましくは１２〜２０μｍである。
【００２６】
中間層２として、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）を用いる場合には、厚めのフィルムを使用するか、複数層貼り合わせて使用するか、強度の点からほかの材料を張り合わせて使用することが好ましい。
【００２７】
ＰＶＤＣの厚みは、１４〜５５（２７ミクロン×２枚を想定）μｍが好ましく、より好ましくは１８〜４０μｍであり、さらに好ましくは２０〜３５μｍである。
【００２８】
中間層２と内層３Ａ，３Ｂは、接着剤により接着されている。この接着剤としては、有機溶剤系ゴム糊やシリル基含有ポリマー等が好ましい。これにより大きな剥離強度が得られるため耐久性が良好となる。なお、接着剤は、特に限定されるものではなく、適切な剥離力が得られる接着剤であれば用いることができる。
【００２９】
内層３Ａ，３Ｂの厚みは、従来と同様に、７０〜１５０（設計値としては１００）μｍ、外層４Ａ，４Ｂの厚みは、従来と同様に、１５０〜３００（設計値として２３０）μｍとすることができる。内層３Ａ，３Ｂと外層４Ａ，４Ｂの間は、加硫融着（加硫接合）等の接着法により接着できる。
【００３０】
以下に本発明の実施例について説明するが、本発明はそれらによって限定されるものではない。
【実施例】
【００３１】
〔実施例１〜３、比較例１〜５〕
（酸素透過率および水蒸気透過率の測定）
中間層２として以下の８つの材料について酸素透過率および水蒸気透過率を測定して適性評価を行った。
【００３２】
実施例１の材料としては、エチレン−ビニルアルコール共重合体樹脂（ＥＶＯＨ）である、クラレ株式会社製の商品名「エバール（登録商標）ＥＦ−ＸＬ」を用いた。実施例２の材料としては、延伸ポリビニルアルコール（延伸ＰＶＡ）である、日本合成化学工業株式会社製の商品名「ボブロン」（二軸延伸ＰＶＡ）を用いた。また、実施例３の材料としては、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）である、旭化成株式会社製の商品名「サラン（登録商標）ＵＢ」（ＰＶＤＣ単層）を用いた。
【００３３】
比較例１の材料としては、芳香族系ナイロン樹脂である、三菱樹脂株式会社製の商品名「スーパーニール（登録商標）」（二軸延伸ナイロン）を用いた。比較例２の材料としては、二軸延伸ナイロンフィルムをＰＶＤＣコートした東洋紡績株式会社製の商品名「Ｎ８１１０ＡＥ」を用いた。比較例３の材料としては、二軸延伸ナイロンフィルムにセラミック（シリカとアルミナの二元）蒸着した東洋紡績株式会社製の商品名「エコシアール（登録商標）ＶＮ２００」を用いた。比較例４の材料としては、従来より用いられているポリビニルアルコール（ＰＶＡ）である、クラレ株式会社製の商品名「ビニロンＶＦ−Ｌ＃３０００」を用いた。比較例５の材料としては、従来より用いられているニトリルゴムである、日本工営パワーシステムズ株式会社製の商品名「０．８Ｄ」を用いた。
【００３４】
酸素透過率の測定は、酸素透過度測定ＪＩＳ  Ｋ−７１２６Ｂ法（等圧法）を用いて行った。すなわち、測定する温度および湿度の雰囲気に制御した透過セル内に、上記の実施例および比較例（以下、これらを試料ということがある。）を設置し、セル上部から試料に酸素を供給し、試料を透過した酸素はキャリアガス（窒素）を用いて酸素検知器（ガスクロマトグラフィーを使用）に導き、酸素検知器により酸素透過度を測定した。２３℃ドライ、５０℃ドライ、３５℃７５％ＲＨの各条件にて測定を行った。
【００３５】
また、水蒸気透過率の測定は、水蒸気透過度測定ＪＩＳ  Ｋ−７１２９Ｂ法（赤外センサー法）を用いて行った。すなわち、測定する温度に制御した透過セルの下部に試料の下面側を水蒸気飽和させた状態で試料を設置し、試料を通過した水蒸気をキャリアガス（窒素）を用いて検知器へ導き、赤外センサーにより透過水蒸気量を測定した。２５℃、５０℃の各条件にて測定を行った。
【００３６】
結果を表１に示す。なお、表中の「判定」の欄においては、中間層２としての適性良好であるものを○、やや難があるものを△、適用不可なものを×で示している。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
表１から明らかなように、実施例１，３は、いずれも酸素透過率および水蒸気透過率の両方に好結果を示し、特に、実施例１は、性能のバランスが最も良好であり、中間層２として最適である。実施例３は、酸素透過率において実施例１よりも高温特性がやや劣るが、中間層２として好適な範囲内にある。また、実施例２は良好な酸素ガスバリア性が得られているが、水蒸気透過率について実施例１，３に比べて良い結果が得られなかった。しかし、水蒸気透過率は、例えば、乾燥剤を併用するなどにより改善できるので、使用に際して問題はない。以上より、実施例１〜３は、中間層２として良好な特性が得られていることが分かる。
【００３９】
これに対し、比較例１は、酸素ガスバリア性、すなわち耐空気透過性が悪く、また、比較例２は、酸素ガスバリア性についての高温特性に問題があり、いずれも中間層２には適用不可である。比較例３は、水蒸気透過率が悪いほか、コスト高となるため中間層２には適用不可である。また、比較例４は水蒸気透過率が悪く、中間層２には適用不可である。比較例５は、現在実機に使用されているものであり、すべての層が同一材質で、全厚みが８２０ミクロンであるニトリルゴム複合層であるが、結果は、実施例１〜３の３０倍以上の厚さを持っているにもかかわらず、ガスバリア性能は過去に実機に使用されていた比較例４より１０００倍程度酸素を透過させやすいものであった。従って、設計膜厚１５０μmとした場合には、さらに酸素を透過させるものと考えられ、中間層２に適用するには問題がある。
【００４０】
（ゴム膜変形時の追随性の評価）
上記の実施例１〜３、および比較例１〜５について、温度を制御した条件で周期的な歪みを加えて弾性率（動的複素弾性率Ｅ＊）を測定し、引張力を求めて適性評価を行った。引張力は、引張応力（σ）＝引張力／断面積（Ｓ）＝弾性率（Ｅ＊）×歪み（γ）から求めることができる。
【００４１】
図２は、上記実施例および比較例の引張力と温度の関係を示す図であり、それぞれの厚みをもつ試料に１％の歪み（γ＝１％）を周期的に加えたときに発生する引張力（Ｅ＊×Ｓ×γ）の温度依存性を示している。
【００４２】
図２において、外層４Ａ，４Ｂとして使用されているニトリルゴム（比較例５）と特性が近ければ、伸張時のフィルム追随性が良いので剥離が起きにくくなるため、図２よりゴム膜変形時の追随性を評価することができる。
【００４３】
図２から明らかなように、実施例１〜３および比較例１〜４は、いずれも比較例５のニトリルゴムをガスバリア層に使用した複合膜に比べ、変形時に発生する引張力は小さく、変形時における外層ニトリルゴム膜への追随性に良好な特性が得られている。特に、実施例１，２および比較例１〜３はニトリルゴムの曲線と近似しており良好である。また、コンサベータの温度環境を−２０℃〜＋８０℃とすると、この範囲において実施例１〜３、特に実施例１，２は好適に使用できることが分かる。
【００４４】
（接着剤の検討試験）
上記の実施例１〜３を用いて、内層３Ａ，３Ｂとして使用するナイロン布との接着性について、剥離接着強さ試験により各種接着剤の評価を行った。
【００４５】
剥離接着強さ試験は、ＪＩＳ  Ｋ６８５４−３による方法により行った。すなわち、実施例１〜３の試料とナイロン布とを接着剤で貼り合わせ、２５ｍｍ×１５０ｍｍの短冊状に切り出した各サンプルを引張試験機に取り付け、剥離強度（ｋｇｆ／ｃｍ）を測定した。結果を表２に示す。
【００４６】
【表２】
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【００４７】
表２から明らかなように、有機溶媒系ゴム糊およびシリル基含有ポリマーが実施例１〜３の試料とナイロン布との接着剤として好適であることが分かった。
【００４８】
〔他の実施の形態〕
本発明は、上記各実施の形態に限定されず、その要旨を変更しない範囲内で種々な変形が可能である。例えば、実施例１〜３に示した高分子材料の複数種を複数枚組み合わせる構成であってもよい。
【００４９】
また、コンサベータ用複合膜１は、いわゆる隔膜型に限らず、いわゆる袋型に適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施の形態に係る油入変圧器コンサベータ用複合膜の断面図である。
【図２】実施例および比較例の引張力と温度の関係を示す図である。
【図３】油入変圧器の構成例を示す構成図である。
【図４】図３に示したコンサベータ用複合膜の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  コンサベータ用複合膜
２  中間層
３Ａ，３Ｂ  内層
４Ａ，４Ｂ  外層
１０  油入変圧器
１１  変圧器本体
１２  タンク
１３  絶縁油
１４  碍子
１５  連結管
１６  コンサベータ
１７  連結管
１８  吸湿呼吸器
２０  コンサベータ用複合膜
２１  ＰＶＡ
２２Ａ，２２Ｂ  ナイロン布
２３Ａ，２３Ｂ  ニトリルゴム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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